[发明专利]一种计算飞机尾撬支反力的方法

权利要求书

1.一种计算飞机尾撬支反力的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，建立飞机机体坐标系，其中X方向为飞机航向，Z方向为飞机垂向，设定初始飞机运动参数：初始X向位移x₀、初始Z向位移z₀和初始俯仰角θ₀；

步骤二，飞机前轮离地、主轮未离地并且机尾触地前，飞机升力L计算公式如公式(1)所示，

飞机阻力D计算公式如公式(2)所示，

俯仰力矩Ma计算公式如公式(3)所示，

公式(1)至(3)中，ρ为大气密度，V为来流速度，S为气动参考面积，b_C为平均气动弦长，C_L为升力系数，C_D为阻力系数，C_M为俯仰力矩系数，δ_e为升降舵偏转角度，H为飞机重心到地面的高度，θ为 俯仰角；

主轮支反力F₁计算公式如公式(4)所示，

F₁＝kz+c V_z (4)；

公式(4)中，k为主起落架Z向刚度，c为主起落架缓冲器阻尼，z为Z向位移，V_z为飞机Z向速度；

主轮摩擦力f₁计算公式如公式(5)所示，

f₁＝μ₁F₁ (5)；

公式(5)中，μ₁为主轮摩擦系数；

将初始X向位移x₀、初始Z向位移z₀和初始俯仰角θ₀代入公式(1)至(5) 中，计算对应的飞机所受外力，所述飞机所受外力包括飞机升力L、飞机阻力D、俯仰力矩Ma、主轮支反力F₁和主轮摩擦力f₁；

步骤三，公式(6)为飞机前轮离地、主轮未离地并且机尾触地前的运动方程，将步骤二中求出的所述飞机所受外力代入公式(6)中求出对应的运动参数，所述运动参数包括俯仰角加速度俯仰角θ、飞机航向加速度和飞机垂向加速度

公式(6)中，m为飞机质量，P为发动机推力，G为重力，J为纵向转动惯量，L₁为机体水平时重心距机头的距离，L₂为机体水平时主起落架距机头的距离，h₁为机体水平时主起落架轮胎距重心的高度；

步骤四，设置时间步长t₀，重复执行步骤二和步骤三进行迭代运算，求出机尾触地前各个时刻的俯仰角加速度俯仰角θ、俯仰力矩Ma、主轮支反力F₁和主轮摩擦力f₁，直到机尾触地，记录机尾触地前的θ、Ma、F₁和f₁，其中，判定机尾触地的标准为俯仰角θ的计算值与临界值之差的绝对值小于0.1rad；

步骤五，估算出机尾触地时刻的俯仰角加速度俯仰角θ'、俯仰力矩Ma'、主轮支反力F₁'和主轮摩擦力f₁'；

步骤六，公式(7)为飞机前轮离地、主轮未离地并且机尾触地后的运动方程，

公式(7)中，主轮离地瞬间和主轮离地后，主轮支反力F₁和主轮摩擦力f₁均为0，L₃为机体水平时尾撬距机头的距离，h₂为机体水平时尾撬距重心的高度，F₂为尾撬支反力，f₂为尾撬摩擦力；

尾撬摩擦力f₂计算公式如公式(8)所示：

f₂＝μF₂ (8)；

其中，μ为尾撬摩擦系数；

通过公式(7)和公式(8)得到尾撬支反力F₂的表达式，如公式(9)所示：

将步骤五中计算得出的机尾触地时刻的θ'、Ma'、F₁'、f₁'代入公式(9)求出机尾触地时刻的尾撬支反力F₂。